紫外线消毒产品技术在家用净水器中的应用

紫外线消毒技术作为国际上公认的最有效消毒技术之一，应用历史悠久。1910年法国的Cernovedeow和Henvi首次将紫外线消毒技术用于饮用水消毒，真正应用始于二十世纪六十年代。紫外线属广谱杀菌射线，是一种波长范围在100～380nm的电磁波，在光谱中的位置介于X射线和可见光之间。按照波长范围，可将紫外线分为A、B、C、D四个波段。其中具有消毒能力的波段是200～280nm，即UV-C，又称短波紫外线。

紫外线杀菌原理

紫外线杀菌的原理是利用紫外线光量子的能量破坏各种微生物体的核酸结构，核酸是一切生命体的基本物质和生命基础，分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两大类，紫外线可使核酸突变，使微生物丧失复制和繁殖的能力，因为DNA在254nm左右有最大的吸收率，所以254nm的紫外线对微生物具有非常好的灭活效果。紫外线消毒为物理消毒方式，因此不需要添加任何化学试剂，也不产生消毒副产物，属于环境友好型消毒技术。在足够的紫外线辐照剂量下，理论上紫外线可以杀死一切微生物，包括细菌、病毒、真菌、孢子、原虫，且杀菌速度快，大多数都在1s之内，尤其对耐氯的原生动物(如贾第鞭毛虫和隐孢子虫)具有明显的优势。

紫外线消毒技术的市政应用

自1993年在美国Milwaukee市(密尔沃基市)爆发大规模的介水隐孢子虫污染事件后，紫外线消毒技术在市政饮用水处理中的应用倍受青睐。因为氯消毒不能有效杀灭隐孢子虫卵囊，而紫外线对隐孢子虫卵囊有很好杀灭效果，且在常规消毒剂量范围内(40mJ/cm2)紫外线消毒不产生有害副产物，因此近几年在西方发达国家的应用增长迅速。据统计2000年以前美国大中型自来水厂没有采用紫外线消毒的，但到2006年已经上升的10%[2]。在加拿大、欧洲等有多座大型水厂采用紫外线消毒。近几年紫外线消毒技术在我国的应用也逐渐增加。最早采用紫外线消毒的自来水厂为大庆东风水厂，规模为5万m3/d。目前天津泰达自来水厂建成15万m3/d的紫外线消毒系统，上海临江水厂建成60万m3/d紫外线消毒系统。

紫外线消毒技术的家庭应用

紫外线消毒技术虽然是一项成熟的技术，但在家用净水器中的应用还不太广泛，如国内市场上只有少数的几个品牌推出了带有紫外线功能的净水器。其中可能有以下四点制约因素。1)家用净水器的使用特点是多频次、短时间的制备饮用水，一般的紫外线灯管需要3到5秒或更长的预热时间才能点亮发出起到杀菌作用的紫外线，无法达到即开即饮的要求。因此只有在净水时可以即刻点亮并且快速达到稳定状态的紫外线灯管才能满足即开即饮的要求。2)紫外线消毒装置在对市政水消毒时一般可处于长时间点亮的状态，但在家庭中使用时，紫外线灯管若一直处于点亮的状态，不仅会浪费能源、缩短灯管的使用寿命，也会加热存储在净水器内部的水。因此需要设计并配套合适的电路，以实现紫外线灯管只有在有水流入时启动，水流停止时熄灭的功能。3)紫外线灯管需要稳定可靠的电能才能工作，通用的供电方式需要通过金属连接器来实现，因此在净水的过程中，难以做到水电分离，不仅容易造成金属连接器生锈从而带来接触不良，也存在安全隐患。4)由于目前国内缺少评价净水器用紫外线杀菌器量的国家标准和检测机构，消费者对紫外线的杀菌效果认可度低，从而导致带有紫外线杀菌技术的净水器的市场接受度较低。

紫外线发光二极管(LED)是紫外线消毒新兴的技术之一，尤其是杀菌效率较高的深紫外线LED。深紫外线LED是指波长小于300nm的紫外线LED。紫外线LED有很多优点，包括体积小、不含汞(环保)、节能高效、寿命长、可同步启动等优点。但紫外线LED也存在一系列的亟待解决的问题。第一个问题是发光效率比较低，可见光LED已经发展十几年，发光效率也能达到30%左右;紫外线LED的发光效率只有1%左右，大部分的能量主要转化为热能。第二个问题是成本高，紫外线LED的成本比现在紫外线低压汞灯要高一到两个数量级。近年来已经有越来越多的企业投入到紫外线LED的研发和生产中来，据报道已从2008年的10多家已经增加到60多家。可以预期随着越来越多企业的加入，紫外线LED的发光效率和成本问题会逐渐得到改善，紫外线LED这一新兴技术将会在家用净水器有更广泛的应用前景。